本發(fā)明涉及自動(dòng)化檢測領(lǐng)域，具體地，涉及一種便攜式微振動(dòng)測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)和生活中的振動(dòng)越來越多，當(dāng)振動(dòng)超過一定量值，就會(huì)對人類的生產(chǎn)和生活造成危害。目前，國際上已經(jīng)正式將振動(dòng)公害列為七大環(huán)境公害之一，振動(dòng)會(huì)對人們的工作、生活以及身體健康造成影響，同時(shí)還會(huì)對建筑物的安全及精密儀器的正常使用造成影響。

為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，改善人們的生活質(zhì)量，就不得不對環(huán)境微振動(dòng)進(jìn)行研究，從而采取切實(shí)有效的措施來進(jìn)行減振避振。而研究環(huán)境微振動(dòng)的基礎(chǔ)就是對振動(dòng)信號進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和分析，對于開展微振動(dòng)對精密儀器影響的研究，制定振動(dòng)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或校準(zhǔn)規(guī)范，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有的振動(dòng)測試裝置主要存在以下幾個(gè)問題：一、裝置的集成度不高，裝置中電腦和數(shù)據(jù)采集卡分離，導(dǎo)致在實(shí)際使用中，采集卡安裝易出錯(cuò)；二、適應(yīng)力較差，測試過程中需要為裝置選擇一個(gè)合適的平臺，否則測試任務(wù)無法進(jìn)行；三、靈活性差，傳統(tǒng)裝置傳感器型號規(guī)格和測試對象固定，改變傳感器或測試對象后，測試裝置往往無法正常工作或測量不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種便攜式微振動(dòng)測試裝置及方法，其將計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成于手提箱中，大大增加了振動(dòng)測試設(shè)備的便攜性和靈活性，可以適用于各種復(fù)雜環(huán)境，對于采集到的微振動(dòng)信號可以在系統(tǒng)中分析運(yùn)算，及時(shí)對被測環(huán)境做出評價(jià)，為環(huán)境微振動(dòng)監(jiān)測和評價(jià)提供了有力的支持。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種便攜式微振動(dòng)測試裝置，其特征在于，其包括傳感器轉(zhuǎn)接塊、加速度傳感器、抗干擾屏蔽線纜、電源開關(guān)、USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、顯示器、靜音風(fēng)扇、鍵盤、手提式機(jī)箱、外置式硬盤、測試主機(jī)、并行接口、數(shù)據(jù)采集卡，加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡通過抗干擾屏蔽線纜相連，數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、鍵盤都通過數(shù)據(jù)線與測試主機(jī)相連，加速度傳感器位于手提式機(jī)箱的外部，數(shù)據(jù)采集卡、測試主機(jī)、顯示器、鍵盤都位于手提式機(jī)箱的內(nèi)部，數(shù)據(jù)采集卡和測試主機(jī)都位于手提式機(jī)箱的下半部，顯示器位于手提式機(jī)箱的上半部，電源開關(guān)、USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、鍵盤、靜音風(fēng)扇、并行接口都嵌于手提式機(jī)箱的下半部上方，數(shù)據(jù)采集卡、測試主機(jī)和外置式硬盤都位于鍵盤的下方。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡采用BNC接頭連接。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器的型號為PCB393B04。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集卡采用型號為NI cDAQ-9234的24位數(shù)據(jù)采集卡。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行熱插拔操作。

優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)連接有兩塊數(shù)據(jù)采集卡，每塊數(shù)據(jù)采集卡都有四個(gè)數(shù)據(jù)通道，兩塊數(shù)據(jù)采集卡共八個(gè)數(shù)據(jù)通道；加速度傳感器共有八個(gè)，每個(gè)加速度傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)數(shù)據(jù)通道相連，數(shù)據(jù)采集為多路可選。

優(yōu)選地，所述電源開關(guān)為系統(tǒng)上電和斷電；所述外置式硬盤采用三星250GB筆記本電腦硬盤，用于保存測試數(shù)據(jù)；所述測試主機(jī)的型號為NI cDAQ-9132，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)及測試軟件；USB2.0接口連接各種外置式數(shù)據(jù)存儲及其他設(shè)備；并行接口連接并口打印機(jī)；網(wǎng)絡(luò)接口連接網(wǎng)絡(luò)傳輸測試數(shù)據(jù)；靜音風(fēng)扇為設(shè)備降溫；手提式機(jī)箱用于安裝和保護(hù)各零部件，便于攜帶；所述加速度傳感器安裝在轉(zhuǎn)接塊上，每個(gè)轉(zhuǎn)接塊安裝三個(gè)加速度傳感器，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)測點(diǎn)三個(gè)方向振動(dòng)的測量。

本發(fā)明還提供一種便攜式微振動(dòng)測試裝置的測試方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)實(shí)際需求選擇傳感器個(gè)數(shù)及測試點(diǎn)，將加速傳感器通過轉(zhuǎn)接塊固定在被測對象上；

步驟二，將加速傳感器的信號輸出口與數(shù)據(jù)采集卡的信號輸入口通過抗干擾屏蔽線纜相連接；

步驟三、按下電源開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)并登陸測試軟件；

步驟四，通過測試軟件設(shè)置采樣通道、采樣頻率、靈敏度以及測試記錄信息；所有采集設(shè)置及測試記錄信息將被寫入數(shù)據(jù)文件并調(diào)取查詢；

步驟五，選擇測試模式，包括手動(dòng)單次采集和自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測，隨后開始采集振動(dòng)信號；

步驟六，使用者在合適的時(shí)間按下軟件停止按鈕停止信號采集，在手動(dòng)單次采集模式下，輸入保存數(shù)據(jù)文件名；在自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測模式下，所有測試數(shù)據(jù)每半小時(shí)自動(dòng)保存一次，并按照時(shí)間順序自動(dòng)命名；

步驟七，從數(shù)據(jù)庫中選擇振動(dòng)數(shù)據(jù)文件，查詢到測試時(shí)記錄的信息；對信號進(jìn)行分析，包括縮放、信號截取、加窗、譜估計(jì)、積分、微分、求極值；

步驟八、在主機(jī)上對振動(dòng)進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，一般為幅值譜曲線，隨后導(dǎo)入待評價(jià)的振動(dòng)信號，將該信號進(jìn)行分析變換，判斷是否滿足評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；

步驟九、在主機(jī)上對隔振效果預(yù)測，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定隔振系統(tǒng)參數(shù)，隨后導(dǎo)入測量的原始振動(dòng)信號，通過軟件內(nèi)置算法計(jì)算采用了隔振系統(tǒng)之后的振動(dòng)信號，該信號導(dǎo)出并存儲于數(shù)據(jù)庫；

步驟十、完成測試分析及數(shù)據(jù)保存后，退出系統(tǒng)并按下電源開關(guān)給設(shè)備斷電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明將計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成于手提式機(jī)箱中，大大增加了振動(dòng)測試設(shè)備的便攜性和靈活性，手提式機(jī)箱及其中安裝的數(shù)據(jù)采集卡、測試主機(jī)等設(shè)備具有抗震、抗沖擊及耐高溫特性，可以適用于各種復(fù)雜環(huán)境。對于采集到的微振動(dòng)信號可以在系統(tǒng)中應(yīng)用軟件分析運(yùn)算，及時(shí)對被測環(huán)境做出評價(jià)，為環(huán)境微振動(dòng)監(jiān)測和評價(jià)提供了有力的支持。對于振動(dòng)信號能夠進(jìn)行隔振效果預(yù)測，判斷隔振系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)能否滿足使用要求。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明便攜式魏振東裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明采集分析功能的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明便攜式微振動(dòng)測試裝置包括傳感器轉(zhuǎn)接塊1、加速度傳感器2、抗干擾屏蔽線纜3、電源開關(guān)4、USB2.0接口5、網(wǎng)絡(luò)接口6、顯示器7、靜音風(fēng)扇8、鍵盤9、手提式機(jī)箱10、外置式硬盤11、測試主機(jī)12、并行接口13、數(shù)據(jù)采集卡14，加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡通過抗干擾屏蔽線纜相連，數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、鍵盤以及各種接口都通過數(shù)據(jù)線與測試主機(jī)相連，加速度傳感器位于手提式機(jī)箱的外部，數(shù)據(jù)采集卡、測試主機(jī)、顯示器、鍵盤都位于手提式機(jī)箱的內(nèi)部，數(shù)據(jù)采集卡和測試主機(jī)都位于手提式機(jī)箱的下半部，顯示器位于手提式機(jī)箱的上半部，電源開關(guān)、USB2.0接口、網(wǎng)絡(luò)接口、鍵盤、靜音風(fēng)扇、并行接口都嵌于手提式機(jī)箱的下半部上方，數(shù)據(jù)采集卡、測試主機(jī)和外置式硬盤都位于鍵盤的下方。

所述加速度傳感器2和數(shù)據(jù)采集卡14采用BNC(卡扣配合型連接器)接頭連接，連接線纜為抗干擾屏蔽線纜，這樣信號傳輸不受外界信號的干擾，信號傳輸穩(wěn)定。加速度傳感器用于將測點(diǎn)的加速度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

所述加速度傳感器2的型號為PCB393B04，這樣測量范圍寬，靈敏度度高。

所述數(shù)據(jù)采集卡14采用型號為NI cDAQ-9234的24位數(shù)據(jù)采集卡，這樣數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)速度快，A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)高。數(shù)據(jù)采集卡用于采集加速度傳感器的電壓信號并為加速度傳感器提供2mA的電流激勵(lì)。

所述數(shù)據(jù)采集卡14可以進(jìn)行熱插拔操作，這樣系統(tǒng)的及時(shí)恢復(fù)能力、擴(kuò)展性和靈活性都能得到提高。

所述測試主機(jī)12連接有兩塊數(shù)據(jù)采集卡2，每塊數(shù)據(jù)采集卡14都有四個(gè)數(shù)據(jù)通道，兩塊數(shù)據(jù)采集卡14共八個(gè)數(shù)據(jù)通道；加速度傳感器2共有八個(gè)，每個(gè)加速度傳感器2分別與數(shù)據(jù)采集卡14的一個(gè)數(shù)據(jù)通道相連，數(shù)據(jù)采集為多路可選。

電源開關(guān)可為系統(tǒng)上電和斷電。所述外置式硬盤采用三星250GB筆記本電腦硬盤，用于保存測試數(shù)據(jù)。所述測試主機(jī)的型號為NI cDAQ-9132，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)及測試軟件。USB2.0接口可連接各種外置式數(shù)據(jù)存儲及其他設(shè)備。并行接口可連接并口打印機(jī)。網(wǎng)絡(luò)接口可連接網(wǎng)絡(luò)傳輸測試數(shù)據(jù)。靜音風(fēng)扇可為設(shè)備降溫。手提式機(jī)箱用于安裝和保護(hù)各零部件，便于攜帶。所述加速度傳感器可以安裝在轉(zhuǎn)接塊上，每個(gè)轉(zhuǎn)接塊可安裝三個(gè)加速度傳感器，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)測點(diǎn)三個(gè)方向振動(dòng)的測量。所述加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡通過抗干擾屏蔽線纜并采用BNC接頭連接。

本發(fā)明便攜式微振動(dòng)測試裝置的測試方法包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)實(shí)際需求選擇傳感器個(gè)數(shù)及測試點(diǎn)，將加速傳感器通過轉(zhuǎn)接塊固定在被測對象上；

步驟二，將加速傳感器的信號輸出口與數(shù)據(jù)采集卡的信號輸入口通過抗干擾屏蔽線纜相連接；

步驟三、按下電源開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)并登陸測試軟件；

步驟四，通過測試軟件設(shè)置采樣通道、采樣頻率、靈敏度以及測試記錄信息；所有采集設(shè)置及測試記錄信息將被寫入數(shù)據(jù)文件并可調(diào)取查詢；

步驟五，選擇測試模式，包括手動(dòng)單次采集和自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測，隨后開始采集振動(dòng)信號；

步驟六，使用者在合適的時(shí)間按下軟件停止按鈕停止信號采集，在手動(dòng)單次采集模式下，輸入保存數(shù)據(jù)文件名；在自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測模式下，所有測試數(shù)據(jù)每半小時(shí)自動(dòng)保存一次，并按照時(shí)間順序自動(dòng)命名；

步驟七，從數(shù)據(jù)庫中選擇振動(dòng)數(shù)據(jù)文件，可查詢到測試時(shí)記錄的信息；還可對信號進(jìn)行分析，包括縮放、信號截取、加窗、譜估計(jì)、積分、微分、求極值等操作；

步驟八、在主機(jī)上對振動(dòng)進(jìn)行評價(jià)，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，一般為幅值譜曲線，隨后導(dǎo)入待評價(jià)的振動(dòng)信號，將該信號進(jìn)行分析變換，判斷是否滿足評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；

步驟九、在主機(jī)上對隔振效果預(yù)測，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定隔振系統(tǒng)參數(shù)，隨后導(dǎo)入測量的原始振動(dòng)信號，通過軟件內(nèi)置算法計(jì)算采用了隔振系統(tǒng)之后的振動(dòng)信號，該信號可導(dǎo)出并存儲于數(shù)據(jù)庫；

步驟十、完成測試分析及數(shù)據(jù)保存后，退出系統(tǒng)并按下電源開關(guān)給設(shè)備斷電。

所述加速度傳感器為單軸加速度傳感器，其靈敏度為1000mV/g，分辨率為0.000003g rms，量程為±5g pk，可穩(wěn)定工作的環(huán)境為-18℃到+80℃，在實(shí)際使用中，可以選取一至八任意個(gè)數(shù)的加速度傳感器進(jìn)行使用，NI cDAQ-9234型號的數(shù)據(jù)采集卡為四路同步模擬數(shù)據(jù)采集卡，最高采樣頻率為51.2kHz，信號輸入范圍為-10V到+10V，分辨率為24位，工作環(huán)境為-40℃到70℃，加速度傳感器將采集到的振動(dòng)信號轉(zhuǎn)化為-5V到+5V的電壓信號，電壓信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸?shù)綔y試主機(jī)，測試主機(jī)對振動(dòng)數(shù)字信號進(jìn)行分析處理和存儲。

通過測試主機(jī)打開登錄系統(tǒng)，經(jīng)用戶名和密碼驗(yàn)證成功后可進(jìn)入振動(dòng)測試功能頁面，如果權(quán)限判斷的結(jié)果是沒有權(quán)限，則直接結(jié)束本次測試，成功進(jìn)入振動(dòng)測試功能界面后，可以選擇數(shù)據(jù)回放、隔振預(yù)測、振動(dòng)評價(jià)和振動(dòng)采集這四種功能，當(dāng)選擇振動(dòng)采集功能時(shí)，首先要進(jìn)行采集任務(wù)配置，包括采集通道設(shè)置、采樣頻率設(shè)置和靈敏度設(shè)置，采集任務(wù)配置完成后，程序自動(dòng)對新建的任務(wù)進(jìn)行檢查，如果沒有錯(cuò)誤，則可以開始采集振動(dòng)信號，并完成振動(dòng)信號的存儲或分析，如果任務(wù)配置有問題，則需重新進(jìn)行采集任務(wù)配置，振動(dòng)采集完成后，用戶可以選擇退出程序，也可以重新選擇數(shù)據(jù)回放、隔振預(yù)測、振動(dòng)評價(jià)和振動(dòng)采集等功能。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了微振動(dòng)信號的自動(dòng)采集、分析和存儲。微振動(dòng)測試設(shè)備集成在一個(gè)手提箱中，可以快速完成測試設(shè)備的部署，適應(yīng)各種測試條件，大大提高了振動(dòng)測試的便捷性和準(zhǔn)確性。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。